Klimawandel und seine Ursachen

Klimawandel und seine Ursachen

Dr.-Ing. Hans Oerter

Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft (HGF)

Hans.Oerter@awi.de

, 2010

vorweg einige nützliche Hinweise aufs Internet:

Folien des Vortrags als pdf:

http://www.awi.de/People/show.php?hoerter,

weiter zu „Invited talks“, dann zu „Other invited talks“

IPCC 4 ^th Assessment Report 2007:

http://www.ipcc.ch

The AR4 Synthesis Report/Summary for Policy Makers in Deutsch:

Deutsche IPCC-Koordinierungsstelle Univ. Stuttgart, Hessbrühlstr. 49a, 70565 Stuttgart; info@de-ipcc.de

Umweltbundesamt:

http://www.umweltbundesamt.de

1) Was ist Klima ?

2) Wie hat sich das Klima in der Vergangenheit geändert ?

3) Was sind Ursachen für Klimaänderungen ?

4) Status quo und Szenarien für

die Zukunft (IPCC Report 2007)

1) Was ist Klima ?

Klima (griech.) = Neigung Wetter: heute

Witterung: Woche bis Monat

Klima: 30 Jahre (1961-1990)

Erde

Klima (griech.) = Neigung

Sonne

Energie pro Fläche

N

S

(Nordwinter)

4

3

2

Aus: Brockhaus Enzyklopädie, F.A. Brockhaus, Mannheim, 19. Aufl., 1990

Golfstrom

2) Wie hat sich das Klima in der Vergangenheit geändert ?

2.2 Eis als Archiv für Klimaänderungen 2.1 Temperaturänderungen in den

letzten 1000 und 100 Jahren

2.3 Tiefe Eiskernbohrungen in der

Antarktis (und in Grönland)

Daten von Thermometern (rot)

und von Baumringen, Korallen, Eiskernen sowie historischen Aufzeichnungen (blau)

2.1 Änderung der Lufttemperatur

Abweichung der T emperatur (°C) vom Mittel der Jahr e 1961-1990

Pieter Brueghel d.J.

(1564-1638) Mittel 1961-1990

+ 0.4 °C

global

+ 0.7 °C

Nordhem.

Mittel 1961-1990

• Jahresmittelwerte der Lufttemperatur (Flächenmittelwert für die Bundesrepublik Deutschland) 1961-1990

zum Klima von Bremen

Quelle: www.dwd.de

Tagesmittel Monatsmittel

1961-1990 = 30 Jahre = Klima

Tagesmittel Monatsmittel

Jahresmittel

Quelle: www.dwd.de

zum Klima von Bremen

Tagesmittel

Monatsmittel

Jahresmittel

1991-1996 (6 Jahre)

Abkühlung -1.9 °C pro 10Jahre

zum Klima von Bremen

Quelle: www.dwd.de

1991-2000 (10 Jahre)

Abkühlung -1.9 °C pro 10Jahre

Erwärmung 0.9 °C pro 10Jahre

Erwärmung 0.9 °C pro 10Jahre

1991-2009 (19 Jahre) Erwärmung 0.6 °C pr

o 10Jahr e

Abkühlung -1.9 °C pro 10Jahre

2.2 Eis als Archiv für Klimaänderungen

foto: hans oerter

500 - 1000 km ca. 2000 km 100 - 700 km Summit

Akkumulation Schneezutrag

Schmelzen Ablation Eisberg-

kalben Tafeleisberge

Inlandeis/

Eisschild

Fels subglaziales Schmelzen

Schelfeis Meer

Meer

grafik: h. oerter, 2009

Grönland

Gleichgewichtslinie

Antarktis

Aufsetzslinie

typisch für

Schematischer Querschnitt durch einen Eisschild

Eismächtigkeit

Eismächtigkeit

Maximal: 4775 m

Eisfließlinie Ablationsgebiet Akkumulationsgebiet

Ein Eisschild baut sich aus über einander

liegenden

Jahresschichten auf.

hans oerter

Das Klima-Archiv Eis speichert Informationen zu:

Lufttemperatur

Aerosole

Gasgehalt in der Atmosphäre ^{N 2 O}

H 2 O 2

O 2

CO 2

CH 4

foto: h. oerter, 1973

δ ¹⁸ O, δ ² H

Das “Isotopen-Thermometer” (δ ¹⁸ O)

Sommer/warm

Winter/kalt

2005 2004 ‘03 2002 2001 2000 1999 1998 ‘97 ‘96 1995

-44.6 °C -50.9 °C -35.1 °C

2.3 Tiefe Eiskernbohrungen in der Antarktis (und in Grönland)

, 2006

Kohnen

Dome C

Vostok Dome A Dome F

Law Dome

Talos D.

Taylor D.

Siple D.

Byrd Siple St.

Dyer Pl.

B15 Berkner Is.

Südpol

EPICA-DML,

2774m, >250 ka

JARE

3029m, >700 ka

Russl., F, US

3600m, 420 ka

China,

EPICA-DC,

3270m, 890 ka

I, F, D, UK Weddellmeer

Rossmeer Antarktische

Halbinsel

Eiskerntief- bohrungen in

der Antarktis

ter, 2006

Wie bohrt man einen tiefen Eiskern?

Logistik und Bohrtechnik

10° W 0° 10°E

10° W 0° 10°E

20°W 30°W

74°S 72°S 70°S 68°S

74°S 72°S 70°S

76°S

3000 2500

2000 1500

1000 500

500 1000 1500 2000

2500 3000

Neumayer

SANAE IV

Troll

Wasa

Kottas

Camp DML05

Amundsenisen

Wegenerisen

Brunt- schelfeis

Riiser-

Schelfeis

Larsen-

Heimefrontf.

Kirwanv.

H.U.Sverdrupf.

Dronning-Maud-Land

Ritscherflya

Weddellmeer

Jutulstraumen

0 km 500

SANAE

Hall

III

ey

Nowolaserewskaja

Meer Schelfeis Inlandeis, gegründetes Eis 2000 Höhenlinie Aufsetzlinie

Kohnen

Kohnen

Südpol

10° W 0° 10°E

10° W 0° 10°E

20°W 30°W

74°S 72°S 70°S 68°S

74°S 72°S 70°S

76°S

3000 2500

2000 1500

1000 500

500 1000 1500 2000

2500 3000

Neumayer

SANAE IV

Troll

Wasa

Kottas

Camp DML05

Amundsenisen

Wegenerisen

Brunt- schelfeis

Riiser-

Schelfeis

Larsen-

Heimefrontf.

Kirwanv.

H.U.Sverdrupf.

Dronning-Maud-Land

Ritscherflya

Weddellmeer

Jutulstraumen

0 km 500

SANAE

Hall

III

ey

Nowolaserewskaja

Kohnen

Kohnen

Ankunft bei Kohnen (9. Jan. 2008)

foto: hans oerter, 2008

Basler BT67 (DC-3)

ter, 2006

EPICA-Bohrcamp Kohnen-Station

W erkstatt

Generator Schneeschmelze

2 Schlafräume á 4 Pers.

Sanitär container Küche Messe Funk, PC, e-mail

Kohnen-Station

75°S, 0 °E, 2882 m

Zum Bohr

en

, 2006

The drilling device

foto: hans oerter, 2005

Hüllrohr

Kernrohr & Bohrkrone Bohrturm

Motor & Elektronik Antitorque

innen: Kammer f. Bohrmehl

, 2006

Twin-Otter von British Antarctic Survey (BAS)

foto: hans oerter, 2006

33 x 33 mm

15 mm 24 mm

54 mm 44 mm

55 mm

98mm

10 mm

Dünnschnitte

CFA δ ¹⁸ O

10 Be Archiv

Gase,

Staub

Antarctic ice core records: Vostok and EPICA CO

, CH

and D D

Petit et al., 1999 (Vostok), Siegenthaler et al., 2005 (Dome C - CO₂), Spahni et al., 2005 (Dome C - CH₄), EPICA community members, 2004 (DD)

180 210 240 270 300

CO 2 (ppmv)

-450 -420 -390

Cold Warm

DD ice (‰)

300 400 500 600 700

0 200 400 600 800

Age / kyr BP CH 4 (ppbv)

EPICA Dome C data Vostok (black) and Dome C (blue) data

Vostok (black) and Dome C (blue) data

EPICA data are plotted on EDC2, Vostok data on GT4 timescale

100 300 500 700

heute=1950 AD

vor 1850 AD heute 385

Jedes antarktische Isotopen Maximum (AIM) im EDML- Kern entspricht einem Dansgaard/

Oeschger (DO ) Ereignis in

Grönland (NGRIP)

In der Antarktis beginnt die

Erwärmung in einer Kaltphase (Stadial) des Nordens, die Abkühlung in

einer Warmphase (Interstadial)

Quelle: EPICA community members: Nature ,Vol. 444, 2006)

Vergleich Antarktis (EDML) - Grönland (NGRIP)

AIM

DO

NGRIP members, Nature (2004)

NGRIP

EDML Antarktis

Grön-

land

3) Was sind die Ursachen für Klimaänderungen ?

3.1 “Orbital forcing”

3.2 Albedo der Erdoberfläche 3.3 Treibhausgase

3.4 Bevölkerungswachstum

Sonne

23.5°

Erde

Erdschiefe Exzentrizität

Präzession

4. Jan. 3. Juli

Erdumlaufbahn Erdumlaufbahn

22-24.5°

(100.000 Jahre) (41.000 Jahre)

3.1 “Orbital forcing”

5040 3020 100

x10

-800 -700

-600 -500

-400 -300

-200 -100

0

Kilo-Jahre vor heute (1950 A.D.) 25.0

24.0 23.0 22.0

-40-2020400

x10

500 480 460 440 420 400

Exzentrizität

Schiefe

Präzession

Einstrahlung (W/m ²) 65° N, Juli

65° S, Januar

Quelle: Berger & Loutre (1991), Quatern.Sci.Rev, 10(4)

Die Sonneneinstrahlung ändert sich mit der Zeit

3.2 Albedo der Erdoberfläche

(Rückstrahlungsvermögung einer Oberfläche)

Albedo der Erdoberfläche

Schnee ~80 % Wald ~20% Wasser~5 %

foto: h. oerter, 2007 foto: h. oerter, 1996 foto: h. oerter, 1996

Erde

Atmosphäre

kurzwellig langwellig

Sonne

H 2 O

N 2 O CO 2

CH 4

+15°C

mit

-18°C

ohne

Treibhausgase

Schichtdicke Atmosphäre nicht maßstäblich!

3.3 Treibhausgase

Treibhauseffekt

Erde

Atmosphäre

H 2 O

kurzwellig langwellig

Sonne

Schichtdicke Atmosphäre nicht maßstäblich!

CO 2

CH 4

N 2 O

44

Kohlendioxid-Gehalt in der Atmosphäre

Messung an Luftproben

seit 1958

Summary for Policymakers IPCC WGI Fourth Assessment Report

(23.5 [22.0 to 25.0] GtCO ₂ ) per year in the 1990s, to 7.2 [6.9 to 7.5] GtC (26.4 [25.3 to 27.5] GtCO ₂ ) per year in 2000–2005 (2004 and 2005 data are interim estimates). Carbon dioxide emissions associated with land-use change are estimated to be 1.6 [0.5 to 2.7] GtC (5.9 [1.8 to 9.9] GtCO ₂ ) per year over the 1990s, although

these estimates have a large uncertainty. {7.3}

FIGURE SPM-1. Atmospheric concentrations of carbon dioxide, methane and nitrous oxide over the last 10,000 years (large panels) and since 1750 (inset panels). Measurements are shown from ice cores (symbols with different colours for different studies) and atmospheric samples (red lines). The corresponding radiative forcings are shown on the right hand axes of the large panels. {Figure 6.4}

Quelle: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Basis, Summary for Policy Makers (www.ipcc.ch)

Zeit (Jahre vor 2005)

heute

Messung an Eisproben

Beitrag zu Vorl. Wirtschaftsethik, Hochschule Bremerhaven, 23. April 2010

Quelle: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Basis, Summary for Policy Makers (www.ipcc.ch)

3.4 Wachsende Weltbevölkerung

4) Status quo und Szenarien für die Zukunft (IPCC Report 2007)

4.1 Lufttemperatur 4.2 Meeresspiegel

4.3 Gesellschaftliche und

wirtschaftliche Veränderungen

www.ipcc.ch

Informationen aus dem IPCC- Report 2007:

Quelle: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Basis, Summary for Policy Makers (www.ipcc.ch)

18cm 38cm

23cm 51cm Meeresspiegelanstieg

Mittel 1980-1999

CO

konstant wie 2000 AD

Treibhausgase oder Änderung Erdumaufbahn?

Quelle: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Basis, Summary for Policy Makers (www.ipcc.ch)

Gletscher und Eiskappen

Grönland Antarktis

Informationen aus dem IPCC- Report 2007:

1961-2003

mm pro Jahr

38.2%

45.4%

4.5%

12.7%

0.42 ±0.12

0.50 ±0.18

0.05 ±0.12 0.14 ±0.41

1993-2003

mm pro Jahr

57.1%

27.5%

7.5%

7.5%

1.6 ±0.5

0.77 ±0.22 0.21 ±0.35 0.21 ±0.35

Summe Modell: 1.1 ±0.5

Summe Messung: 1.8 ±0.5

Differenz: -0.7 ±0.5

(100%) 2.8 ±0.7 3.1 ±0.7 -0.3 ±1.0

(100%)

Ozean - Ausdehnung durch Erwärmung

Quelle: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Basis, Summary for Policy Makers (www.ipcc.ch)

4.2

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

, 2008

Abtauchen ist keine Lösung !